Inventarea sistemului de poziţionare globală (GPS)

Ferdinand Magellan şi Cristofor Columb s-ar fi descurcat mult mai uşor, iar istoria ar fi fost foarte diferită dacă sistemul de poziţionare globală (GPS) ar fi fost disponibil în secolul al XV-lea. Sistemul GPS este format dintr-un număr de 24 de sateliţi geostaţionari care-i permite oricărei persoane ce posedă un receptor GPS să-şi determine cu precizie longitudinea, latitudinea şi altitudinea în orice punct de pe suprafaţa globului. Invenţia a modificat - probabil definitiv - felul în care oamenii călătoresc.

Vic Beck, fost ofiţer de marină şi pilot de elicopter, foloseşte un receptor GPS portabil pe iahtul său pentru a naviga spre casă pe timp de ceaţă, iar a doua zi îl ia în maşină pentru a calcula distanţa parcursă şi cea rămasă până la casa fiicei sale, aflată pe dealurile din New Hampshire. Ca pilot învăţat să se orienteze cu busola, el este încântat de miracolul reprezentat de GPS, sistem ce devine cu rapiditate o dotare standard a multor automobile noi.

GPS-ul utilizează „triangularea”, un principiu geometric ce-i permite unei persoane să-şi stabilească poziţia faţă de alte trei puncte deja cunoscute. Un exemplu de funcţionare al sistemului GPS poate debuta cu o întrebare. Să presupunem că sunteţi absolut rătăciţi undeva pe teritoriul Statelor Unite. Când întrebaţi unde vă aflaţi, cineva vă răspunde că sunteţi la 625 de mile de Minneapolis, Minnesota. Deşi utilă, numai această informaţie nu vă ajută, înseamnă doar că aţi putea fi oriunde pe perimetrul unui cerc cu raza de 625 de mile şi cu centrul în Minneapolis. Întrebaţi din nou, pe altcineva. De această dată vi se comunică faptul că vă aflaţi la 690 de mile de Boise, Idaho.

Desenând pe o hartă aceste două locaţii şi razele lor, obţineţi două cercuri intersectate. Acum ştiţi că vă aflaţi într-unui din cele două puncte, dar nu ştiţi în care dintre ele. Repetaţi întrebarea, şi vi se spune că sunteţi la 615 mile de Tucson, Arizona. Abia acum puteţi stabili în care dintre cele două puncte vă aflaţi. Cunoscând distanţele faţă de trei puncte cunoscute, puteţi observa că vă aflaţi în apropiere de Denver, Colorado, deoarece acesta este punctul în care se intersectează toate cele trei cercuri de pe hartă. Deşi ideea este uşor de înţeles într-un spaţiu bidimensional (longitudine şi latitudine), conceptul funcţionează similar şi în spaţiul tridimensional (longitudine, latitudine şi altitudine). În cazul spaţiului tridimensional, sistemul foloseşte sfere în loc de cercuri, iar pentru determinarea precisă a locaţiei, în loc de trei cercuri sunt necesare patru sfere.

Principiul de bază al unui receptor GPS este capacitatea de a determina distanţa receptorului faţă de patru (sau mai mulţi) sateliţi GPS. Astfel, după aflarea acestor distanţe, receptorul îşi poate calcula cu precizie locaţia şi altitudinea pe suprafaţa globului. Cu alte cuvinte, pentru a vă stabili amplasarea, receptorul GPS trebuie să determine care sunt cei patru sateliţi de deasupra dvs. şi să calculeze distanţa faţă de fiecare dintre aceştia. Receptorul măsoară timpul necesar ajungerii unui semnal de la satelit până la receptor. Ştiind viteza de propagare a semnalului radio - viteza luminii, 300.000 km/s - receptorul poate stabili ce distanţă a parcurs determinând în cât timp a ajuns.

Un element foarte important al calculelor GPS este cunoaşterea poziţiei exacte a sateliţilor. Aceştia se deplasează pe orbite foarte înalte, bine cunoscute. Receptorul GPS stochează informaţiile, asemenea unui almanah, astfel că ştie unde ar trebui să se afle fiecare satelit în fiecare moment. O caracteristică specială a acestui sistem este faptul că Departamentul American al Apărării monitorizează constant poziţiile exacte ale sateliţilor şi transmite orice modificare apărută tuturor receptoarelor GPS ca parte integrantă a semnalului transmis de sateliţi. Cea mai importantă funcţie a sistemului este receptarea semnalelor a cel puţin patru sateliţi şi combinarea informaţiilor din acele transmisiuni cu informaţia regăsită în almanah pentru a se putea determina prin calcul matematic poziţia receptorului pe Pământ.

Informaţiile de bază furnizate de receptor sunt longitudinea, latitudinea şi altitudinea poziţiei sale actuale. În situaţii ideale, receptorul combină aceste informaţii cu alte seturi de date, precum hărţi stocate în memoria sa. Această variantă îi ajută foarte mult pe călători şi alpinişti, deoarece întreaga suprafaţă a Pământului a fost cartografiată, astfel încât nu există nici un punct de pe glob în care să nu poţi ajunge şi unde să nu-ţi poţi afla poziţia exactă. Mai simplu spus, prin combinarea unor date geografice deja cunoscute cu poziţia actuală a unei persoane sau cu o locaţie dorită, aceasta îşi poate calcula în timpul călătoriei viteza de deplasare, distanţa şi momentul estimat al sosirii.

În ciuda faptului că tehnologia necesară acestui sistem era disponibilă de multă vreme, GPS-ul a fost gândit şi utilizat iniţial exclusiv de armata Statelor Unite. De fapt, sistemul este finanţat de Departamentul Apărării. Se estimează că în 1999 existau la nivel global câteva mii de utilizatori GPS civili, iar acest număr este în continuă creştere. În prezent, receptoarele GPS sunt folosite pentru navigare, poziţionare, dispunere temporară şi în alte scopuri de cercetare. Se găsesc în avioane, trenuri, autovehicule, iahturi şi multe alte tipuri de vehicule (inclusiv pe dispozitive portabile).

Check Also

Inventarea telegrafului

Ceea ce este interesant de remarcat este că Samuel F.B. Morse, inventatorul telegrafului, şi-a început …

Inventarea telefonului

Inventarea telefonului Inventarea telefonului, Invenţii, Telefon În mod ironic, inventarea telefonului a fost marcată de o lipsă …

Inventarea tancului

Ca armă militară, tancul a schimbat pentru totdeauna aspectul bătăliilor terestre. Acesta a apărut ca …

Inventarea şurubului

Se spune că în timpul unei vizite în Egipt, filozoful grec Arhimede ar fi realizat un …

Inventarea submarinului

Nu este nevoie să ne gândim prea mult pentru a putea aprecia efectul submarinului asupra …